El almacenamiento subterráneo de gas es un proceso tecnológico de bombeo, extracción y almacenamiento de gas en reservorios y reservorios creados en sal de roca y otras rocas.
Un almacenamiento subterráneo de gas (UGS) es un complejo de estructuras de ingeniería y técnicas en reservorios de estructuras geológicas, trabajos mineros, así como en trabajos-tanques creados en depósitos de sal de roca, destinados a la inyección, almacenamiento y posterior extracción de gas, que incluye un área de subsuelo, delimitada por un lote minero, stock de pozos para diversos fines, sistemas de captación y tratamiento de gases, talleres de compresores.
Se están construyendo almacenamientos subterráneos de gas cerca de la ruta de los principales gasoductos y grandes centros consumidores de gas para poder cubrir puntualmente los picos de consumo de gas. Se crean y utilizan para compensar los consumos desiguales (estacionales, semanales, diarios) de gas, así como para reservar gas en caso de accidentes en los gasoductos y para crear reservas estratégicas de gas.
En la actualidad, las instalaciones UGS creadas en estratos porosos (depósitos y acuíferos agotados) son las más utilizadas. Además de capas porosas, son adecuadas para crear almacenamientos y depósitos de sales de roca (creadas por la erosión de la llamada caverna), así como en labores mineras de depósitos de carbón y otros minerales.
En total, hay más de 600 instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas en el mundo con una capacidad activa total de unos 340 000 millones de m³.
El mayor volumen de la reserva de gas se almacena en instalaciones de UGS creadas sobre la base de yacimientos de gas empobrecido y gas condensado. Las cavernas de sal son almacenes de menor capacidad , también hay casos aislados de instalaciones de UGS en cavernas de roca dura.
Un almacenamiento de gas es una estructura geológica o depósito artificial utilizado para almacenar gas. El funcionamiento del almacenamiento se caracteriza por dos parámetros principales: volumétrico y de potencia. El primero caracteriza la capacidad de almacenamiento - volúmenes activos y de reserva de gas; el segundo indicador caracteriza la productividad diaria durante la extracción e inyección de gas, la duración de la operación de la instalación de almacenamiento a máxima productividad.
Según el modo de funcionamiento, las UGSF se subdividen en básicas y pico .
La instalación base de UGS está diseñada para operación cíclica en el modo de proceso base, que se caracteriza por desviaciones relativamente pequeñas (aumento o disminución en el rango de 10 a 15%) de la productividad diaria de UGS durante las extracciones e inyecciones de gas de la productividad mensual promedio valores. La instalación Peak UGS está destinada a la operación cíclica en el modo tecnológico pico, que se caracteriza por aumentos significativos (picos) de más del 10-15% de la productividad diaria de UGS durante varios días durante las extracciones e inyecciones de gas en relación con los valores medios de productividad mensual.
Las UGSF se subdividen en básicas , regionales y locales según su finalidad .
La instalación base de UGS se caracteriza por un volumen de gas activo de hasta varias decenas de miles de millones de metros cúbicos y una capacidad de hasta varios cientos de millones de metros cúbicos por día, es de importancia regional y afecta el sistema de transmisión de gas y las empresas de producción de gas. Una instalación UGS de distrito se caracteriza por un volumen de gas activo de varios miles de millones de metros cúbicos y una productividad de varias decenas de millones de metros cúbicos por día, tiene importancia regional y afecta a grupos de consumidores y secciones del sistema de transmisión de gas ( empresas productoras de gas, si las hubiere). Una instalación local de UGS se caracteriza por un volumen activo de gas de hasta varios cientos de millones de metros cúbicos y una capacidad de hasta varios millones de metros cúbicos por día, tiene un significado local y un área de influencia limitada a los consumidores individuales. Por tipo, se distinguen las instalaciones de almacenamiento de gas terrestres y subterráneas. En tierra se incluyen depósitos de gas (para almacenar gas natural en forma gaseosa) y tanques isotérmicos (para almacenar gas natural licuado), subterráneo: almacenamiento de gas en estructuras porosas, en cavernas de sal y en trabajos mineros.
La primera inyección experimental de gas en el mundo en un campo de gas agotado se llevó a cabo en 1915 en Canadá (el campo de Welland County), la primera instalación industrial UGS con una capacidad de 62 millones de m³ se creó en 1916 en EE. UU. (campo de gas Zohar, área de búfalo).
En Rusia, la primera instalación de UGS en un campo agotado se creó en 1958 sobre la base de pequeños depósitos de gas agotados de los campos de la región de Kuibyshev (ahora Samara). La culminación exitosa de la inyección y posterior retiro de gas contribuyó a la intensificación de los trabajos en el campo del almacenamiento subterráneo de gas en todo el país. En el mismo año, se bombeó gas a los campos de gas agotados de Elshanskoye (región de Saratov) y Amanakskoye (región de Kuibyshev).
En 1979, comenzó la creación de la instalación de almacenamiento más grande del mundo en un campo de gas agotado, Severo-Stavropolskoye (Territorio de Stavropol). El área de adjudicación minera de UGS tiene más de 680 km². Fue creado sobre la base de campos de gas agotados del mismo nombre en la suite verde (1979) y el horizonte Khadum (1984) a presiones de yacimiento anormalmente bajas. Estos horizontes son instalaciones de producción independientes ubicadas a profundidades de 1000 y 800 my difieren significativamente en sus características y modos de operación. Durante la construcción de la instalación UGS de Severo-Stavropolskoye, se creó una reserva a largo plazo en el horizonte de Khadum, que puede retirarse de la instalación de almacenamiento después del período de retiro, incluso si no se realizó una inyección de gas adicional.
La primera instalación de UGS en un acuífero se creó en 1946 en los Estados Unidos: la instalación de UGS Doe Run Upper (Kentucky). En la URSS, la primera instalación de almacenamiento de gas en un acuífero se creó en 1955 cerca de la ciudad de Kaluga : Kaluga UGSF (el volumen de diseño de gas activo es de 480 millones de m³). La instalación de almacenamiento de acuíferos más grande del mundo, Kasimovskoye UGSF (Región de Ryazan), se estableció en 1977 (el volumen de diseño de gas activo es de 4.500 millones de m³).
Las instalaciones de almacenamiento subterráneo en cavernas de sal se utilizan principalmente para cubrir picos de carga, ya que pueden operar en modo “espasmódico” con una tasa de extracción que es un orden de magnitud superior a la tasa de extracción de las instalaciones de UGS en estructuras porosas, y el número de ciclos puede llegar hasta 20 por año. Por estas razones, en los países desarrollados se presta gran atención a la creación de instalaciones de almacenamiento subterráneo de sal de roca. Esto también está relacionado con las condiciones de mercado para el funcionamiento del sistema de suministro de gas, ya que las instalaciones de UGS en sal gema pueden servir para compensar fluctuaciones a corto plazo en el consumo de gas, evitar penalizaciones por desequilibrios en el suministro de gas por accidentes en gasoductos, así como planificar las compras a nivel regional, teniendo en cuenta las fluctuaciones mensuales o diarias de los precios del gas. Se han creado alrededor de 70 UGSF en el mundo en depósitos de sal de roca con una capacidad activa total de alrededor de 30 mil millones de m³. La mayor cantidad de instalaciones de UGS en cavernas de sal se operan en los Estados Unidos: 31 instalaciones de UGS, cuya capacidad activa total es de aproximadamente 8 mil millones de m³, y el volumen total de extracción es de más de 200 millones de m³/día. Alemania opera 19 instalaciones UGS en cavernas de sal con un volumen activo total de gas de alrededor de 7 mil millones de m³, también se planea expandir las instalaciones UGS existentes y construir otras nuevas con una capacidad activa total de alrededor de 8 mil millones de m³. Actualmente, se están construyendo 3 instalaciones UGS en cavernas de sal en Rusia: Kaliningradskoye (región de Kaliningrado), Volgogradskoye (región de Volgogrado), Novomoskovskoye (región de Tula), se está operando una instalación de almacenamiento de concentrado de helio (Oremburgo). Actualmente, las instalaciones de UGS están en operación en Armenia, cuyo volumen total es de 150 millones de m³. Se está trabajando para ampliar aún más las instalaciones de UGS a 380 millones de m³.
La demanda de capacidades de reserva de UGS está creciendo activamente en el mundo, sin embargo, no en todas partes existen condiciones geológicas óptimas para la creación de instalaciones de UGS basadas en depósitos agotados, en acuíferos o en sal de roca. En este sentido, se están desarrollando e implementando tecnologías para crear instalaciones UGS en cuevas de piedra y minas de carbón. Los ejemplos de tales instalaciones de almacenamiento son raros, pero en cada caso específico son el único objeto técnicamente posible y económicamente justificado para reservar el volumen requerido de gas natural. Noruega, Estados Unidos, Suecia y República Checa cuentan con la mayor experiencia en la organización de este tipo de instalaciones de almacenamiento, que consideran esta opción como una alternativa más económica y asequible a la organización de instalaciones UGS en sales y almacenamiento superficial de gas licuado.
En Suecia, en la región de Halmstadt, cerca del gasoducto principal, se puso en marcha el proyecto de demostración de la instalación Skallen UGS en una caverna rocosa revestida. Se construyó una caverna en granito a una profundidad de 115 m (el volumen geométrico es de 40 mil m³), cuyas paredes están reforzadas con una malla de acero.
Hasta la fecha, están en funcionamiento dos de las cuatro UGSF organizadas en minas abandonadas: Burggraf-Bernsdorf UGSF (mina de sal potásica, este de Alemania) y Leiden UGSF (mina de carbón de Leiden, Colorado, EE. UU.). La instalación de almacenamiento subterráneo Burggraf-Bernsdorf ha estado en funcionamiento durante unos 40 años, con una presión operativa máxima de más de 3,6 MPa (la más alta para las instalaciones de almacenamiento de este tipo). El factor principal para mantener esta presión es el sellado del almacenamiento con tapones especiales de hormigón, las propiedades de las rocas circundantes (potasa y sal gema), así como los sistemas de sellado hidráulico y mecánico.
Actualmente, se ha creado un sistema desarrollado de almacenamiento subterráneo de gas en Rusia, que realiza las siguientes funciones:
Las instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas (UGS) son una parte integral del Sistema Unificado de Suministro de Gas de Rusia y están ubicadas en las principales áreas de consumo de gas.
En el territorio de la Federación Rusa existen 27 instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas, de las cuales 8 están construidas en acuíferos, 2 en depósitos de sal de roca [1] y 18 en campos agotados.
Veinte instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas operan dentro de la UGSS de la Federación Rusa, de las cuales 14 se han creado en campos agotados: Peschano-Umetskoye, Elshano-Kurdyumskoye (dos instalaciones de almacenamiento), Stepnovskoye (dos instalaciones de almacenamiento), Kiryushkinskoye, Amanakskoye, Dmitrievskoye, Mikhailovskoye, Severo-Stavropolskoye (dos instalaciones de almacenamiento), Krasnodarskoye, Kushchevskoye, complejo Kanchuro-Musinsky UGS (dos instalaciones de almacenamiento), Punginskoye, Sovkhoznoye, con la puesta en marcha del gasoducto Territorio de Krasnodar - Crimea , Crimea Glebovskoye UGSF también se incluirá en el sistema
Se crearon 7 en acuíferos: Kaluga, Shchelkovskoye, Kasimovskoye, Uvyazovskoye, Nevskoye, Gatchinskoye, Udmurtsky reserve complex (dos instalaciones de almacenamiento).
Las instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas de Kaliningrado y Volgogrado se crean en depósitos de sal de roca [1]
Además, la construcción está en marcha: En acuíferos: Bednodemyanovskoye